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摘要：本實(shí)驗(yàn)研究了硅酮結(jié)構(gòu)密封膠對(duì)不同類型不銹鋼的粘結(jié)性，施打底涂劑可明顯改善硅酮結(jié)構(gòu)密封膠對(duì)部分難粘不銹鋼的粘結(jié)效果。隨后選擇其中一種類型的不銹鋼，測(cè)試了硅酮結(jié)構(gòu)密封膠與不銹鋼在23℃、90℃、-30℃、浸水、水紫外的拉伸粘結(jié)性，為建筑設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工選擇用膠提供一定的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：不銹鋼、硅酮結(jié)構(gòu)密封膠、粘結(jié)、底涂劑
前言
不銹鋼作為一種特殊的鋼材，其具有極佳的結(jié)構(gòu)性能、優(yōu)異耐腐蝕性、造型美觀、易于維護(hù)和全生命周期成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在建筑中具有廣闊的適用性[1]。從20世紀(jì)初，不銹鋼就已經(jīng)在建筑上采用，現(xiàn)在廣泛在建筑中作為鋼構(gòu)件、室外墻板（詞條“墻板”由行業(yè)大百科提供）、屋頂材料、玻璃幕墻不銹鋼支撐體系和單獨(dú)的外幕墻裝飾等使用。近些年來，隨著相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范修訂，不銹鋼能夠滿足建筑美學(xué)、抗腐蝕性能、耐久性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，受到建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)的青睞，在很多標(biāo)志性建筑中得到廣泛應(yīng)用[2]。例如漢京金融中心裙樓項(xiàng)目中，不銹鋼立柱與玻璃通過結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行粘結(jié)使用，既能滿足建筑效果又能滿足規(guī)范的要求，也說明結(jié)構(gòu)膠與不銹鋼之間要進(jìn)行相容性試驗(yàn)，保證結(jié)構(gòu)膠與不銹鋼的粘結(jié)[3]。
選擇何種密封膠進(jìn)行結(jié)構(gòu)性粘結(jié)也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)。硅酮密封膠具有優(yōu)異的耐氣候老化、耐高低溫性能，廣泛的粘結(jié)性，良好的物理機(jī)械性能，用于各類幕墻、門窗的結(jié)構(gòu)粘結(jié)、防水密封已有幾十年的歷史，并得到了廣泛認(rèn)可。本文選用雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠對(duì)不銹鋼粘結(jié)進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期為結(jié)構(gòu)膠對(duì)不銹鋼的粘結(jié)應(yīng)用提供參考建議。
1. 實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)室環(huán)境：
溫度(23±2)℃，相對(duì)濕度(50±5)%
1.2實(shí)驗(yàn)材料：
硅酮結(jié)構(gòu)密封膠：硅寶992雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠，成都硅寶科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱硅酮結(jié)構(gòu)密封膠);不銹鋼：4種;市售;清潔溶劑：酒精，天津市迪博化工有限公司;底涂劑：自制。
1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備：
雙軸行星攪拌機(jī)XSJ-2，成都硅寶科技股份有限公司;INSTRON-3365拉伸試驗(yàn)機(jī);SZW-3水紫外線輻照控制儀，鄭州惠晟材料科技有限公司及河南建材研究設(shè)計(jì)院;TST101A-2B電熱鼓風(fēng)干燥箱，成都特恩特儀器有限公司;FA2204B電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司：精度0.1mg;結(jié)構(gòu)膠透明膜片：河南建筑材料設(shè)計(jì)研究院。
1.4樣品制備及測(cè)試
所有樣品在(23±2)℃，相對(duì)濕度(50±5)%的標(biāo)準(zhǔn)條件下，放置24h。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的混合比例為14:1(質(zhì)量比)，在負(fù)壓0.095 MPa以下真空條件下進(jìn)行混合，時(shí)間約為5min。
1.4.1 剝離（詞條“剝離”由行業(yè)大百科提供）粘結(jié)性測(cè)試
按GB 16776—2005《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》中附錄B，采用實(shí)際工程用基材同密封膠粘結(jié)制備試件，測(cè)定浸水處理后的剝離粘結(jié)性[4]。
將不銹鋼板按“兩步抹布法”對(duì)待粘結(jié)部位采用酒精進(jìn)行清潔，保證基材表面清潔無浮灰，必要時(shí)施打底涂劑，15 min后(待表面干燥)施膠，施膠完畢后使用工具進(jìn)行表面修飾，并保證密封膠與基材完全接觸;將所有樣品放置于(23±2)℃、相對(duì)濕度(50±5)%條件下養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期為標(biāo)準(zhǔn)條件下14天，浸水7天。測(cè)試方法：180°反向拉試件，同時(shí)采用結(jié)構(gòu)膠透明膜片讀數(shù)，記錄粘結(jié)破壞面積與測(cè)試面積比值。
1.4.2拉伸粘結(jié)試樣制備和測(cè)試
按照GB 16776-2005將混合好的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠填充在不銹鋼和玻璃中間制成拉伸粘結(jié)模塊(如圖1)。制備好的試樣在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)后(雙組分養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14天)，分別測(cè)試試樣在 23℃、90℃、-30℃、浸水、水紫外300h后的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，粘結(jié)破壞面積;以及23℃時(shí)最大拉伸強(qiáng)度時(shí)伸長(zhǎng)率。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 剝離粘結(jié)性測(cè)試
不銹鋼的種類十分繁多，正如鋁合金是以鋁為基礎(chǔ)元素的合金一樣，其實(shí)不銹鋼也是一種合金，只不過它是以鐵為基礎(chǔ)元素的合金。不銹鋼的合金元素包括鉻，鎳，碳，鈦等。其中，鉻的加入，是不銹鋼不生銹的關(guān)鍵。這是由鉻元素的特性決定的。不銹鋼中，鉻含量至少約為10.5%，它可以在不銹鋼的表層，形成一層保護(hù)性的自修復(fù)氧化膜，這就是為什么不銹鋼耐腐蝕的原因。因此為了保障不銹鋼的不生銹效果，往往會(huì)在表面進(jìn)行鍍鎳、鍍鋅的表面處理（詞條“表面處理”由行業(yè)大百科提供）方式。
在選擇硅酮密封膠進(jìn)行粘結(jié)性測(cè)試時(shí)，需要注意密封膠反應(yīng)類型;對(duì)不銹鋼粘結(jié)時(shí)不能選擇酸性密封膠，酸性會(huì)對(duì)不銹鋼表層造成腐蝕性，應(yīng)該選擇中性硅酮密封膠（詞條“中性硅酮密封膠”由行業(yè)大百科提供）進(jìn)行應(yīng)用。我們選用4種不同類型不銹鋼進(jìn)行粘結(jié)性測(cè)試(圖2)，樣品在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)養(yǎng)護(hù)14 天，然后浸水7 天，在養(yǎng)護(hù)各階段進(jìn)行粘結(jié)性測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
由表1可以看出，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)14天后，硅酮結(jié)構(gòu)密封膠對(duì)大部分類型的不銹鋼均具有良好的粘結(jié)性。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠對(duì)304和316不銹鋼在浸水7天后，均出現(xiàn)明顯的粘結(jié)破壞屬于粘結(jié)不良，但涂刷底涂劑后粘結(jié)破壞面積為0%，說明底涂劑可以促進(jìn)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠與不銹鋼之間的粘結(jié)力。因此我們?cè)趯?shí)際工程選用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠與不銹鋼進(jìn)行結(jié)構(gòu)粘結(jié)時(shí)必須進(jìn)行剝離粘結(jié)性測(cè)試，確保最終粘結(jié)效果。
2.2 拉伸粘結(jié)性能
拉伸粘結(jié)性能主要檢測(cè)結(jié)構(gòu)膠拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和23℃時(shí)最大拉伸強(qiáng)度時(shí)伸長(zhǎng)率。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠良好的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度可以將幕墻板片牢牢的粘結(jié)在附框（詞條“附框”由行業(yè)大百科提供）上，抵抗風(fēng)壓和板片自重。適宜的彈性伸長(zhǎng)率賦予幕墻靈活的平面變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供）能力，以抵抗風(fēng)壓。根據(jù)剝離粘結(jié)性測(cè)試結(jié)果表明，硅酮結(jié)構(gòu)密封膠對(duì)各種類型的不銹鋼均能實(shí)現(xiàn)良好的粘結(jié)。我們選擇應(yīng)用最廣的304不銹鋼進(jìn)行下一步的研究工作，拉伸粘結(jié)性能測(cè)試結(jié)果見表2。
由表2可以看出，硅酮結(jié)構(gòu)密封膠對(duì)304不銹鋼在23℃、90℃、-30℃、浸水、水紫外不同環(huán)境下對(duì)基材均粘結(jié)良好，且拉伸粘結(jié)強(qiáng)度值均大于GB 16776-2005《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》要求，可以滿足在戶外各種條件下的應(yīng)用。
3.結(jié)論
綜合剝離粘結(jié)性測(cè)試和拉伸粘結(jié)性能測(cè)試結(jié)果，說明硅酮結(jié)構(gòu)密封膠對(duì)不銹鋼具有良好的粘結(jié)效果，能夠滿足不銹鋼在建筑上的結(jié)構(gòu)使用要求。在給不銹鋼配套選擇結(jié)構(gòu)膠時(shí)，需要選擇中性硅酮密封膠，并進(jìn)行粘結(jié)性測(cè)試，必要時(shí)涂刷底涂劑，保證結(jié)構(gòu)膠與不銹鋼的粘結(jié)效果。
參考文獻(xiàn)
[1]B.A. Burgan, Baddoo N R ,Gilsenan K A . Structural design of stainless steel members — coMParison between Eurocode 3, Part 1.4 and test results[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2000, 54(1):51-73.
[2]王元清, 袁煥鑫, 石永久,等. 不銹鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀[J]. 鋼結(jié)構(gòu), 2010, 25(2):1-12.
[3]于洪君. 漢京金融中心裙樓不銹鋼玻璃幕墻設(shè)計(jì)[J]. 門窗, 2016, 000(010):1-3.
[4] GB 16776-2005建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠[S]
[5] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.JGJ 102-2003 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.
作者單位：成都硅寶科技股份有限公司
